明細書 Specification
冷凍機の高低圧ガス切換弁 技術分野 High / low pressure gas switching valve for refrigerator
本発明は、 冷凍機の高低圧ガス切換弁に係り、 特に、 パルス管冷凍機やギフォ 一ドマクマホンサイクル (GM) 冷凍機に用いるのに好適な、 長寿命、 高効率、 小型、 軽量化可能で、 摩耗せず、 ダストを発生しない冷凍機の高低圧ガス切換弁 に関する。 背景の技術 The present invention relates to a high-low pressure gas switching valve of a refrigerator, and in particular, has a long life, high efficiency, small size, and light weight suitable for use in a pulse tube refrigerator or a giant-fed McMahon cycle (GM) refrigerator. The present invention relates to a high-low pressure gas switching valve for a refrigerator that does not wear and does not generate dust. Background technology
パルス管冷凍機や GM冷凍機においては、 図 1に示す如く、 圧縮機 1 0で発生 された高圧ガスと低圧ガスを周期的に切り換えて、 冷凍機 1 2に送るために高低 圧ガス切換弁 1 4が用いられている。 図において、 1 2 Aはパルス管、 1 2 Bは 蓄冷管、 1 2 Cは冷却ステージ、 1 6はオリフィス、 1 8はバッファタンクであ る。 In a pulse tube refrigerator or GM refrigerator, as shown in Fig. 1, a high-low pressure gas switching valve is used to periodically switch between high-pressure gas and low-pressure gas generated by the compressor 10 and send it to the refrigerator 12 14 are used. In the figure, 12A is a pulse tube, 12B is a regenerative tube, 12C is a cooling stage, 16 is an orifice, and 18 is a buffer tank.
従来の高低圧ガス切換弁は、 例えば特許第 2 6 1 7 6 8 1号に記載されている ように、 図 2に示す如く、 図 3に示すような形状の、 ピン 2 2でバルブハウジン グ 2 6に回り止めされ、 コィルばね 2 4でバルププレート 3 0方向に付勢される バルブ本体 2 0と、 該バルブ本体 2 0を収容するバルブノヽウジング 2 6と、 図 4 に示すような形状のバルブプレート 3 0と、 該バルブプレート 3 0を回転する駆 動モータ 3 2と、 該駆動モータ 3 2を収容するモータケ一シング 3 4とにより構 成されている。 A conventional high / low pressure gas switching valve is, as described in, for example, Japanese Patent No. 2617681, a valve housing with a pin 22 having a shape as shown in FIG. Valve body 20, which is stopped by 26 and is urged in the direction of valve plate 30 by coil spring 24, valve housing 26 for accommodating valve body 20, and a shape as shown in FIG. 4 A motor plate 32 for rotating the valve plate 30, and a motor casing 34 for accommodating the drive motor 32.
前記バルブ本体 2 0の左側の空間 2 6 bは、 バルブハウジング 2 6の高圧ガス 流路 2 6 aを介して、 圧縮機 (図示省略) の高圧ガス側と接続され、 一方、 バル ププレート 3 0の右側の空間 3 4 bは、 モータケ一シング 3 4の低圧ガス流路 3 4 aを介して圧縮機の低圧ガス側と接続されており、 これらの圧力差とばね 2 4 の作用により、 バルブ本体 2 0をバルブプレート 3 0に押し付け、 両者にあるバ ルブ本体高圧ガス流路 2 0 a、 バルブプレート高圧ガス流路 3 0 a、 バルブプレ 一ト低圧ガス流路 3 0 b、 バルブ本体冷凍機側ガス流路 2 0 bを流れるガスのシ
ールをするようにされている。 A space 26 b on the left side of the valve body 20 is connected to a high-pressure gas side of a compressor (not shown) via a high-pressure gas flow path 26 a of the valve housing 26. The space 3 4 b on the right side of the compressor is connected to the low-pressure gas side of the compressor via the low-pressure gas flow path 34 a of the motor casing 34, and due to the difference between these pressures and the action of the spring 24, the valve The main body 20 is pressed against the valve plate 30 and the valve main body high-pressure gas flow path 20a, the valve plate high-pressure gas flow path 30a, the valve plate low-pressure gas flow path 30b, and the valve main body refrigerator are located on both sides. Of gas flowing through the side gas flow path 20 b Rules.
図 2において、 3 6は、 バルブプレート 30を回転自在に支持するベアリング である。 In FIG. 2, reference numeral 36 denotes a bearing that rotatably supports the valve plate 30.
前記バルブ本体 20又はバルブプレート 30は、 どちらか一方 (ここではバル ブプレート 3 0) 力 駆動モータ 3 2により回転され、 もう一方 (ここではバル ブ本体 20) が回り止めされて、 接触面に形成される図 5 (高圧供給時) 及び図 6 (低圧回収時) に示したようなパターンに従ったタイミング、 開度でガスの切 換えを行い、 内部に形成された流路又は空間 26 a— 2 6 b→20 a→3 0 a→ 20 b→26 c (高圧供給時) 、 又は、 流路又は空間 2 6 c→20 b→30 b→ 34 b-→34 a (図 2に示した低圧回収時) をガスが流れ、 バルブハゥジング冷 凍機側ガス流路 2 6 c を介して冷凍機側に供給又は回収される。 しかしながら、 このような高低圧ガス切換弁では、 バルブ本体 20をバルブプ レート 30に押しつけて摺動シールしているため、 バルブ本体 20とバルブプレ ート 3 0が摩耗し、 定期交換が必要となる。 又、 摺動抵抗が大きく、 駆動モータ 3 2は、 大型の高トルクモータを使用する必要があり、 ユニット自体の大型化に つながる。 更に、 バルブ本体 20とバルブプレート 30に形成される流路が複雑 な形状となり、 圧力損失が大きく、 冷凍機の能力低下につながる等の問題点を有 していた。 One of the valve body 20 and the valve plate 30 is rotated by the drive motor 32 (here, the valve plate 30), and the other (here, the valve body 20) is prevented from rotating, and is formed on the contact surface. The gas is switched at the timing and opening according to the pattern shown in Fig. 5 (when supplying high pressure) and Fig. 6 (when recovering low pressure), and the flow path or space 26a 26 b → 20 a → 30 a → 20 b → 26 c (when supplying high pressure) or flow path or space 26 c → 20 b → 30 b → 34 b- → 34 a (shown in Fig. 2) The gas flows during low pressure recovery, and is supplied or recovered to the refrigerator through the valve housing refrigerator-side gas flow path 26c. However, in such a high- and low-pressure gas switching valve, the valve body 20 is pressed against the valve plate 30 to slide and seal, so that the valve body 20 and the valve plate 30 are worn out and require periodic replacement. In addition, the sliding resistance is large, and it is necessary to use a large high-torque motor for the drive motor 32, which leads to an increase in the size of the unit itself. In addition, the flow path formed in the valve body 20 and the valve plate 30 has a complicated shape, causing a large pressure loss, leading to a reduction in the capacity of the refrigerator.
又、 特開 20 0 1— 9 1 0 78には、 図 7に示す如く、 軸心を中心として回転 する水平断面円形の回転子 1 0 1と、 この回転子 1 0 1を回転自在に内蔵するハ ウジング 1 0 2とからなり、 上記回転子 1 0 1の外周面に複数のポート 1 0 5〜 1 1 2を設けると共に、 ハウジング 1 0 2の内周面に、 上記ポート 1 0 5〜 1 1 2に対応する複数のポート 1 1 7〜 1 22を設け、 上記回転子 1 0 1の回転によ り、 回転子 1 0 1の所定のポート 1 0 5〜 1 0 8とこれに対する上記ハウジング 1 0 2のポ^ "ト 1 1 7、 1 1 8、 1 20、 1 2 2とを合致させて両ポート 1 0 5 〜1 0 8、 1 1 7、 1 1 8、 1 20、 1 2 2を連通させる状態と、 上記合致を外 して両ポート 1 0 5〜: L 0 8、 1 1 7、 1 1 8、 1 20、 1 '2 2を非連通にする 状態とに切り替えるロータリ弁が提案されている。 図において、 1 03は軸受、 1 04はモータである。
しかしながら、 各ポートが回転子 1 0 1の軸心に関して非対称に形成されてい るため、 圧力がかかった時にバランスがとれず、 高圧から低圧への洩れが大きく なって、 うまく作動しないという問題点を有していた。 As shown in FIG. 7, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-91078 discloses a rotor 101 having a circular horizontal cross section that rotates about an axis, and the rotor 101 is rotatably incorporated. A plurality of ports 105 to 112 are provided on the outer peripheral surface of the rotor 101, and the ports 105 to 112 are provided on the inner peripheral surface of the housing 102. A plurality of ports 1 1 1 to 1 2 corresponding to 1 1 2 are provided, and by rotation of the rotor 101, predetermined ports 105 to 1 08 of the rotor 101 and the above Match ports 1 17, 1 18, 1 20, 1 2 2 of housing 102 with both ports 105-108, 1 17, 1 18, 1 20, 1 Rotary to switch between the state where 2 2 is connected and the state where the above mates are removed and both ports 105-: L 08, 1 17, 1 18, 120 and 1 '2 2 are not connected In the figure, 103 is a bearing and 104 is a motor A. However, since each port is formed asymmetrically with respect to the axis of the rotor 101, it cannot be balanced when pressure is applied, and the leakage from high pressure to low pressure increases, causing the problem that it does not work well. Had.
発明の開示 Disclosure of the invention
本発明は、 前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、 長寿命、 高効率、 小型、 軽量化可能で、 摩耗せず、 ダストが発生しない高低圧ガス切換弁を提供す ることを課題とする。 An object of the present invention is to provide a high-low pressure gas switching valve which has a long life, high efficiency, can be reduced in size and weight, does not wear, and does not generate dust. Make it an issue.
本発明は、 圧縮機からの高圧ガスと低圧ガスを周期的に切換えて冷凍機に送る ための冷凍機の高低圧ガス切換弁において、 略円筒状の内周面を有するハウジン グと、 該ハウジングの壁面に形成された高圧ガス流路及び低圧ガス流路を含むハ ウジング流路と、 ベアリングに支持され、 前記ハウジングの内周面と微少な隙間 を隔てて、 該ハウジングに接触することなく回転する、 略円柱状のロータと、 該 ロータ内に形成された、 前記ハゥジング流路と開口部が合ぅタイミングでガスが 流れるロータ流路とを備え、 前記ハウジングの高圧ガス供給口及び低圧ガス回収 口を、 それぞれ、 前記ロータの回転軸に関して軸対称の位置に複数設けることに より、 前記課題を解決したものである。 The present invention relates to a high / low pressure gas switching valve of a refrigerator for periodically switching between a high pressure gas and a low pressure gas from a compressor and sending the gas to the refrigerator, and a housing having a substantially cylindrical inner peripheral surface; A housing passage including a high-pressure gas passage and a low-pressure gas passage formed on the wall of the housing; and a bearing supported by a bearing, and separated from the inner peripheral surface of the housing by a small gap to rotate without contacting the housing. A high-pressure gas supply port and a low-pressure gas recovery port of the housing, comprising: a substantially cylindrical rotor; and a rotor flow path formed in the rotor and through which the gas flows through the housing flow path and the opening at a combined timing. This problem has been solved by providing a plurality of ports at positions that are axially symmetric with respect to the rotation axis of the rotor.
又、 前記ハウジングの低圧ガス回収口を、 前記高圧ガス供給口と同一平面内に 設けることにより、 供給される高圧ガスと低圧ガス圧力によりロータ回転軸に有 害なモーメントが働かないようにしたものである。 Further, the low-pressure gas recovery port of the housing is provided in the same plane as the high-pressure gas supply port so that a harmful moment does not act on the rotor rotating shaft due to the supplied high-pressure gas and low-pressure gas pressure. It is.
又、 前記ロータ流路に流入した高圧ガス又は低圧ガスが、 ロータの中心軸及び ハウジングの端面に形成された流路を通って、 冷凍機に供給されるようにしたも のである。 Further, the high-pressure gas or the low-pressure gas flowing into the rotor flow path is supplied to the refrigerator through a flow path formed on the center axis of the rotor and the end face of the housing.
又、 前記ロータの中心軸に形成された流路が、 ロータの両端面に開口するよう にし、 ロータの両側を同じ圧力として、 ロータの中心軸方向荷重をキャンセルし、 ロータの位置を適正に保つと共に、 モータへの負荷を低減したものである。 Also, the flow path formed in the center axis of the rotor is opened at both end faces of the rotor, and the same pressure is applied to both sides of the rotor to cancel the load in the direction of the center axis of the rotor and maintain the position of the rotor appropriately. In addition, the load on the motor has been reduced.
又、 前記ノヽウジング又はロータの少なくとも一方に、 タイミング調整用のスリ ットを設けたものである。 Further, at least one of the nosing or the rotor is provided with a slit for timing adjustment.
本発明は、 又、 前記の高低圧ガス切換弁を用いた冷凍機を提供するものである。 本発明は、 更に、 前記冷凍機を用いた低温装置を提供するものである。
図面の簡単な説明 The present invention also provides a refrigerator using the high / low pressure gas switching valve. The present invention further provides a low-temperature device using the refrigerator. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1は、 本発明の適用対象であるパルス管冷凍機の一例の全体構成を示すプロ ック図 FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an example of a pulse tube refrigerator to which the present invention is applied.
図 2は、 従来の高低圧ガス切換弁の一例の全体構成を示す縦断面図 Fig. 2 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of an example of a conventional high / low pressure gas switching valve.
図 3は、 同じくバルブ本体の形状を示す斜視図 Fig. 3 is a perspective view showing the shape of the valve body.
図 4は、 同じくパルププレートの形状を示す斜視図 Fig. 4 is a perspective view showing the shape of the pulp plate.
図 5は、 同じく高圧ガス供給時のバルブ本体とバルブプレートの相対関係を示 す正面図 Fig. 5 is a front view showing the relative relationship between the valve body and the valve plate when high-pressure gas is supplied.
図 6は、 同じく低圧ガス供給時のパルプ本体とバルブプレートの相対関係を示 す正面図 Fig. 6 is a front view showing the relative relationship between the pulp body and the valve plate when the low-pressure gas is supplied.
図 7は、 特開 2 0 0 1— 9 1 0 7 8に記載された従来のロータリ弁の構成を示 す縦断面図 FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a conventional rotary valve described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-91078.
図 8は、 本発明に係る高低圧ガス切換弁の実施形態の全体構成を示す縦断面図 図 9は、 同じく高圧ガス供給状態を示す横断面図 FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the entire configuration of the embodiment of the high / low pressure gas switching valve according to the present invention. FIG. 9 is a transverse sectional view showing the same high pressure gas supply state.
図 1 0は、 同じく低圧ガス供給状態を示す横断面図 FIG. 10 is a cross-sectional view showing the same low-pressure gas supply state.
図 1 1は、 前記実施形態で用いられているバルブハウジングを示す斜視図 図 1 2は、 同じくロータを示す斜視図 . FIG. 11 is a perspective view showing a valve housing used in the embodiment.FIG. 12 is a perspective view showing the same rotor.
図 1 3は、 本発明を 4バルプ型ノ、レス管冷凍機に適用した例を示す管路図 図 1 4は、 本発明をァクティブバッファ型パルス管冷凍機に適用した例を示す FIG. 13 is a pipeline diagram showing an example in which the present invention is applied to a 4-valve type, loess tube refrigerator. FIG. 14 is an example in which the present invention is applied to an active buffer type pulse tube refrigerator.
発明を実施するための最良の形態 ' BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION ''
以下図面を参照して、 本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態の高低圧ガス切換弁は、 図 8 (縦断面図) 及び図 9 (高圧ガスが冷 凍機に供給される状態の横断面図) 及び図 1 0 (低圧ガスが冷凍機に供給される 状態の横断面図) に示す如く、 略円筒状の内周面を有する、 図 1 1に示すような 形状のバルブハウジング 4 2と、 該バルブハウジング 4 2の壁面に軸対称に形成 された一対の高圧ガス流路 4 2 a及び一対の低圧ガス流路 4 2 b (ハウジング流
路と総称する) と、 ベアリング 4 4、 4 5に支持され、 前記ハウジング 4 2の内 周面と微少な隙間 4 3を隔てて、 該バルブハウジング 4 2に接触することなく回 転する、 図 1 2に示すよ な略円柱状のロータ 4 6と、 該ロータ 4 6内に形成さ れた、 前記バルブハゥジング 4 2の流路 4 2 a又は 4 2 bと開口部が合ぅタイミ ングでガスが流れる切換ガス流路 4 6 a及ぴ冷凍機側ガス流路 4 6 b (ロータ流 路と総称する) とを備えたものである。 The high / low pressure gas switching valve of this embodiment is shown in FIGS. 8 (longitudinal section), FIG. 9 (cross section in a state where high pressure gas is supplied to the refrigerator), and FIG. 10 (low pressure gas is supplied to the refrigerator). As shown in FIG. 11, a valve housing 42 having a substantially cylindrical inner peripheral surface and having a shape as shown in FIG. 11 is formed axially symmetrically on the wall surface of the valve housing 42. The pair of high-pressure gas passages 42a and the pair of low-pressure gas passages 42b (housing flow The bearing is supported by bearings 44, 45, and rotates without contacting the valve housing 42 with a small gap 43 between the inner peripheral surface of the housing 42. A substantially cylindrical rotor 46 as shown in FIG. 12 and a flow passage 42 a or 42 b of the valve housing 42 formed in the rotor 46 and an opening are combined. And a switching gas passage 46a through which the gas flows, and a refrigerator-side gas passage 46b (collectively referred to as a rotor passage).
ガスのシーノレは、 ロータ 4 6とハウジング 4 2間の ί敷少な隙間 4 3により行わ れる。 従って、 該 ί敷少隙間 4 3の寸法は、 例えば 5〜 1 0 0 mとすることがで きる。 即ち、 接触を防止するためには 5〃 m以上必要であり、 冷凍機の性能に対 する悪影響を防ぐためには 1 0 0〃m以下であることが望ましい。 The gas is sealed by a small gap 43 between the rotor 46 and the housing 42. Therefore, the size of the small gap 43 can be set to, for example, 5 to 100 m. That is, it is required to be 5 μm or more to prevent contact, and is preferably 100 μm or less to prevent the adverse effect on the performance of the refrigerator.
図 8において、 5 0は、 カップリング 5 2を介して前記ロータ 4 6を回転する ための駆動モータ、 5 4は該駆動モータ 5 0のケーシング、 5 4 aは、 該ケーシ. ング 5 4内の空間である。 8, 50 is a drive motor for rotating the rotor 46 via a coupling 52, 54 is a casing of the drive motor 50, and 54a is inside the casing 54. Space.
本実施形態においては、 2個のベアリング 4 4、 4 5により支持されたロータ 4 6力 ハウジング 4 2に接触することなく回転する。 前記ロータ 4 6及びハウ ジング 4 2には流路が形成されており、 それぞれの開口部が合ぅタイミングで、 ガスがロータ流路に流れる。 即ち、 図 9に示す如く、 バルブハウジング 4 2の高 圧ガス流路 4 2 aとロータ 4 6の切換流路 4 6 aが向き合った時には、 高圧ガス 力 流路又は空間 4 2 a→4 6 a→4 6 b→4 2 cを介して冷凍機に供給される 。 一方、 図 1 0に示す如く、 バルブハゥジング 4 2の低圧ガス流路 4 2 bとロー タ 4 6の切換流路 4 6 aが向き合った時には、 低圧ガスが、 流路又は空間 4 2 c →4 6 b→4 6 a→4 2 bを介して冷凍機から回収される。 In the present embodiment, the rotor 46 supported by the two bearings 44, 45 rotates without contacting the housing 42. A flow path is formed in the rotor 46 and the housing 42, and gas flows into the rotor flow path at the combined timing of the respective openings. That is, as shown in FIG. 9, when the high-pressure gas flow path 42a of the valve housing 42 and the switching flow path 46a of the rotor 46 face each other, the high-pressure gas flow path or space 42a → 46 It is supplied to the refrigerator via a → 46 b → 42 c. On the other hand, as shown in FIG. 10, when the low-pressure gas flow path 42b of the valve housing 42 and the switching flow path 46a of the rotor 46 face each other, the low-pressure gas flows into the flow path or space 42c. → 46 b → 46 a → 42 b.
圧縮機からの高圧ガス供給口 4 2 aは、 ロータ 4 6の軸対称の位置に 2系統設 置され、 それぞれがロータ軸に垂直方向に接続される。 軸対称の位置に 2系統あ るので、 供給される高圧ガス圧力によるロータ 4 6の回転軸の垂直方向への荷重 がキャンセルされ、 ロータ 4 6とハウジング 4 2間の隙間 4 3を適正に保って、 隙間の片寄りや軸の偏摩耗を防止すると共に、 モータ 5 0への負荷が軽減される 圧縮機からの低圧ガス供給口 4 2 bも高圧ガス側と同様な構造であり、 高圧ガ
ス供給ロ及ぴ高圧ガス流路 4 2 aと同一平面上に 9 0 ° の角度をもって流路を形 成している。 The high-pressure gas supply port 42 a from the compressor is provided in two systems at positions axially symmetric with respect to the rotor 46, each of which is connected to the rotor shaft in the vertical direction. Since there are two systems at axisymmetric positions, the load in the vertical direction of the rotating shaft of the rotor 46 due to the supplied high-pressure gas pressure is canceled, and the gap 43 between the rotor 46 and the housing 42 is properly maintained. The low pressure gas supply port 42b from the compressor has the same structure as the high pressure gas side, while preventing gaps and uneven wear of the shaft, and reducing the load on the motor 50. The flow path is formed at the same angle as 90 ° on the same plane as the supply passage and the high-pressure gas flow path 42a.
駆動モータ 5 0が設置されたケーシング内空間 5 4 aは、 ロータ流路 4 6 bに よって、 冷凍機に供給される空間 4 2 cと連通しており、 常に同じ圧力とするこ とによって、 ロータ 4 6への軸方向荷重をキャンセルし、 ロータ 4 6の位置を適. 正に保って、 隙間の片寄りやロータの偏摩耗を防止すると共に、 駆動モータ 5 0 への負荷を低減する。 The space 54a in the casing in which the drive motor 50 is installed is communicated with the space 42c supplied to the refrigerator by the rotor flow path 46b, and by always having the same pressure, The axial load on the rotor 46 is canceled, and the position of the rotor 46 is maintained at a proper position to prevent the gap from being offset and the rotor to wear unevenly, and to reduce the load on the drive motor 50.
このような構成により、 ロータ 4 6とハウジング 4 2が非接触でシールを行つ ているため、 摺動部がなく、 ダストを発生せず定期的な部品交換が不要となる。 なお、 非接触であるため、 多少の洩れは存在するが、 高低圧ガス切換弁を流れる ガスの流量に比べれば無視できる。 With such a configuration, since the rotor 46 and the housing 42 seal without contact, there is no sliding portion, no dust is generated, and periodic component replacement is unnecessary. Although there is some leakage due to non-contact, it is negligible compared to the flow rate of gas flowing through the high / low pressure gas switching valve.
又、 圧力のバランスをとることで、 ロータ 4 6の回転抵抗を限り無く小として 、 駆動モータ 5 0への負荷を小さくさせているので、 小型のモータを採用でき、 ュニットの小型軽量化、 低消費電力化が可能となる。 In addition, by balancing the pressure, the rotational resistance of the rotor 46 is reduced as much as possible, and the load on the drive motor 50 is reduced, so that a small motor can be used, and the unit can be reduced in size and weight. Power consumption can be reduced.
更に、 圧力のバランスをとつているので、 シールのための微少隙間 4 3を安定 的に確保することができる。 更に、 流路形状が単純であるため、 圧力損失が少な い、 高効率の運転が可能となる。 Further, since the pressure is balanced, a minute gap 43 for sealing can be stably secured. Furthermore, since the flow path shape is simple, pressure loss is small and high efficiency operation is possible.
本実施形態においては、 ハウジング 4 2とロータ 4 6の双方にスリット 4 2 s と 4 6 sを設けているので、 バルブの切換タイミングを容易に変更できる。 なお 、 スリット 4 2 sと 4 6 sを、 いずれか一方のみとしたり、 あるいは、 省略する ことも可能である。 In the present embodiment, the slits 42 s and 46 s are provided in both the housing 42 and the rotor 46, so that the valve switching timing can be easily changed. The slits 42 s and 46 s can be either only one or can be omitted.
バルブロータ 4 6の^ g 2 O mm、 全長 2 4 mm、 ガス流路4 2 &〜4 2 <:、 4 6 a、 4 6 bの内径 3 mm、 シール用微少隙間 4 3の間隔 1 5〃 m、 駆動モー タ 5 Qとして、 駆動電圧 1〜 2 4 V、 直流駆動電流 5 mA (直流 3 V駆動時) 、 駆動電圧を変化させることによって、 1〜; L O H z程度まで切換周波数が可変の 減速機付小型直流モータを使用し、 ベアリング 4 4、 4 5は一般規格品とした所 、 高低圧ガス切換弁におけるシール用微少隙間 4 3からのリークによる損失は約 4 0 Wであり、 圧縮機の入力に対して約 0 . 5 %のため、 無視できる範囲であつ た。
本発明のバルブュニットは、 種々なパルス管に使えるだけでなく、 以下の例に 示す如く、パルス管冷凍機の位相制御機構に用いることもできる。 ^ G 2 O mm of valve rotor 46, total length 24 mm, gas flow path 42 & ~ 42 <:, inner diameter of 46 a, 46 b 3 mm, minute gap for sealing 43 spacing 15 〃 m, drive motor 5 Q, drive voltage 1 to 24 V, DC drive current 5 mA (when driving 3 V DC), 1 to; by switching drive voltage; switching frequency is variable to about LOH z Using a small DC motor with a reducer, the bearings 44 and 45 were made to be a standard product.The loss due to leakage from the sealing small gap 43 in the high and low pressure gas switching valve was about 40 W, Since it was about 0.5% with respect to the compressor input, it was within a negligible range. The valve unit of the present invention can be used not only for various pulse tubes, but also for a phase control mechanism of a pulse tube refrigerator as shown in the following examples.
4バルブ型パルス管冷凍機の場合、 図 1 3に示す如く、 ノ ッファの代りに、 二 つの開閉式バルブ 6 1、 6 2によってパルス管 1 2 Aの高温端の位相制御を行う 。 この二つのバルブ 6 1、 6 2の一端は、 共通のオリフィス 1 6を介してパルス 管 1 2 Aの高温端に連結する。 ί也端は、 それぞれ圧縮機 1 0の高圧ガスと低圧ガ ス供給ラインに連結する。 二つのバルブは、 ある決められたタイミング 'チヤ一 トに従い、 周期的に開閉することによって、 ノルス管内部の圧力変化とガスの変 位との位相を最適化し、 所定の冷凍性能を引き出す。 In the case of a four-valve pulse tube refrigerator, as shown in FIG. 13, two openable valves 61 and 62 are used to control the phase of the high-temperature end of the pulse tube 12 A instead of the knocker. One end of the two valves 61, 62 is connected to the hot end of the pulse tube 12A through a common orifice 16. The ίya ends are connected to the high pressure gas and low pressure gas supply lines of the compressor 10, respectively. The two valves open and close periodically according to a predetermined timing chart to optimize the phase of the pressure change and the gas displacement inside the Norse tube, and bring out a predetermined refrigeration performance.
従って、 この位相制御バルブの動作状況は、 蓄冷器 1 2 Βと圧縮機 1 0との間 にある高低圧切換バルブュ^ツト 1 4の動作状況が本質的に同じであるため、 本 発明のバルブュニットは、 この位相制御バルブにも用いることができる。 Accordingly, the operation state of the phase control valve is essentially the same as that of the high / low pressure switching valve cutout 14 between the regenerator 12 and the compressor 10. Can also be used for this phase control valve.
又、 ァクティブバッファ型パルス管冷凍機の場合、 図 1 4に示す如く、パルス 管 1 2 Α高温端の位相制御は、 一つのバッファとオリフィスとの糸且合せではなく 、 一つ以上のバッファ 1 8、 1 9と同数の開閉バルブ 6 1、 6 2との組合せで行 う。 これらのバッファ 1 8、 1 9は、 圧縮機の高圧と低圧との間にある、 中間圧 の状態に保たれるが、 各バッファの圧力は異なる。 各バッファが各自の開閉バル ブを介してパルス管の高温端に連結する。 各開閉バルブは、 ある決められたタイ ミング'チャートに従い、 周期的に開閉することによって、 パルス管內部の圧力 変ィ匕とガスの変位との位相を最適化し、 所定の冷凍性能を引き出す。 Further, in the case of an active buffer type pulse tube refrigerator, as shown in FIG. 14, the pulse tube 12 位相 phase control at the high temperature end is performed by one or more buffers instead of the alignment of one buffer and the orifice. It is performed in combination with the same number of open / close valves 61, 62 as 18 and 19. These buffers 18 and 19 are maintained at an intermediate pressure between the high and low pressures of the compressor, but the pressure in each buffer is different. Each buffer is connected to the hot end of the pulse tube via its own switching valve. Each open / close valve periodically opens and closes according to a predetermined timing 'chart, thereby optimizing the phase between the pressure change of the pulse tube portion and the gas displacement, and brings out a predetermined refrigeration performance.
従って、 この位相制御バルブの動作状況は、 蓄冷器 1 2 Bと圧縮機 1 0との間 にある高低圧切換バルブュニット 1 4の動作状況が本質的に同じであるため、 本 発明のバルブュニットは、 この位相制御バルブにも用いることができる。 Accordingly, the operation state of the phase control valve is essentially the same as that of the high / low pressure switching valve unit 14 between the regenerator 12 B and the compressor 10. This phase control valve can also be used.
更に、 摩耗が無いので、 低温にも使える。 産業上の利用可能性 Furthermore, there is no wear, so it can be used at low temperatures. Industrial applicability
本発明は、 GM冷凍機やパルス管冷凍機等、 極低温冷凍機の高低圧ガス切換弁 に用いることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a high-low pressure gas switching valve of a cryogenic refrigerator such as a GM refrigerator or a pulse tube refrigerator.
本発明によれば、 ロータ回転軸の軸方向及び垂直方向への荷重のバランスをと
つて、 ロータとハウジング間の隙間を適正に保つと共に、 モータへの負荷を低減 することができる。 従って、 高低圧ガス切換弁を長寿命、 高効率、 小型、 軽量化 すると共に、 摩耗せず、 ダストを発生しないようにすることが可能となり、 長期 間の安定的な運転と駆動モータの小型、 省電力化が可能となる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the balance of the load of the axial direction of a rotor rotating shaft and a perpendicular direction is balanced. Thus, the gap between the rotor and the housing can be appropriately maintained, and the load on the motor can be reduced. Therefore, it is possible to make the high / low pressure gas switching valve long life, high efficiency, small size and light weight, and not to wear and generate dust. Power saving can be achieved.